基于平面光栅的机床几何误差测量与辨识

几何误差是影响数控机床准静态精度的重要因素,针对几何误差测量、辨识问题,提出基于平面光栅的面—线机床空间几何误差辨识方法。依据多体系统理论和齐次坐标变换方法建立了三轴数控机床21项几何误差元素与3项误差向量之间的映射关系;规划了3个相互垂直的平面内的测量路径和辨识方案,通过单轴运动和两轴联动的形式可连续测量每个平面内的5条直线,进而依次确定垂直度、俯仰和偏摆误差、定位及直线度误差、滚转误差,减少了多次安装过程中安装误差累积对测量结果的影响;通过基于面—线法的21项几何误差测量和辨识实验,并与基于激光干涉仪测量辨识结果对比显示,平面光栅测量结果与激光干涉测量结果的空间误差向量最大偏差为2.4μm,平均偏差为0.77μm,验证了该方法对辨识机床精度是准确、有效的。     

基于EFAST方法的三坐标数控机床几何精度灵敏度分析

机床几何误差是影响机床加工精度的主要因素之一,本文针对机床几何误差建模、几何精度灵敏度分析、筛选关键几何误差等问题进行研究。结合多体系统理论和齐次坐标变换建立三坐标数控机床的几何误差模型,求解机床空间位置误差表达式。使用雷尼绍XL-80激光干涉仪对三坐标数控机床进行几何误差测量试验,将测量结果导入九线法误差辨识模型,辨识三坐标数控机床的21项几何误差。应用Simlab软件中的拓展傅里叶幅值灵敏度检验方法(EFAST)对三坐标数控机床的几何误差进行灵敏度分析,并筛选出影响三坐标数控机床加工精度的关键几何误差。此外,以关键几何误差为基础,建立三坐标数控机床的简化几何误差模型,与三坐标数控机床的几何误差模型进行对比分析。结果表明,该方法可合理经济地提高三坐标数控机床加工精度及几何误差补偿。     

数控机床几何与热误差测量和建模研究新进展

几何误差与热误差是影响数控机床空间精度的两类重要误差,误差项多且产生机理复杂,直接影响机床加工质量,因此对其进行建模与分析至关重要。综述了近5年数控机床几何与热误差测量与分析研究的最新进展,总结了现有误差测量和建模方法的特点。几何误差方面重点综述了基于试件在机测量、基于激光跟踪干涉仪测量以及测量可追溯性分析的研究新进展;热误差方面着重总结了丝杠、旋转轴和主轴核心部件的热误差建模新方法。最终系统地分析了机床误差测量与建模现有方法中尚需解决的技术难点,并探讨了未来的发展方向。     

基于激光干涉仪的旋转轴误差快速检定方法

为了提升五轴数控机床各旋转轴精度,解决旋转轴几何误差难以测量的问题,提出了一种基于激光干涉仪的旋转轴几何精度快速测量方法。该方法针对AC双转台和BC摆头转台的结构特性,采用旋转轴与直线轴联动的测量技术,可以避免传统测量方法对旋转轴中心的依赖性,推导了测量中直线轴转角误差与直线度对旋转轴几何误差约束关系,在保证精度的同时减少了测量过程中的设备安装调试时间,实现了五轴机床旋转轴转角误差、重复转角误差以及反向间隙的快速测量和补偿。对实际五轴机床AC双转台几何精度进行检定,提高了旋转轴的几何精度,实验证明该测量方法具有很强的工程应用价值。     

数控机床几何误差的辨识研究

构建了基于扫频激光干涉技术的数控机床几何误差测量系统,介绍了测量系统的关键组成模块,给出了扫频激光干涉测量系统的总体结构和工作原理。以三轴数控机床为例,分析了数控机床的几何误差参数并构建了机床综合误差模型,分析了机床几何误差参数不同的辨识方法的特点,提出机床几何误差参数辨识的7线法,基于此系统实现误差数据的采集和机床几何误差参数的快速辨识;最后通过具体试验测量三轴数控机床误差,得到其几何误差参数的辨识结果。     

机床导轨安装面几何误差快速测量装置研究

近年来,国内机床企业的产量不断提高,但是在基础部件制造精度、整机质量稳定性和一致性方面一直与国际先进水平存在较大差距。提高整机质量的一致性与稳定性,最重要的一个方面就是提升床身、立柱等关键零/部件的制造精度,而机床导轨安装面的加工精度是影响整机精度和装配效率最主要的因素。根据机床基础大件的实际加工检测需求,针对机床基础大件上的导轨安装平面,设计了一套新型专用机床导轨安装面几何误差检测系统,实现对导轨安装面几何误差的准确、快速和高效测量。通过与高精度光电自准直仪的对比测量实验,证明开发的测量系统与自准直仪的测量精度相当,但在测量效率方面有明显提升,能更加高效、快速地完成多项几何误差的测量。检测系统的研究成果对提高国内机床制造业的制造精度和一致性具有积极的意义。     

基于激光跟踪仪的数控机床几何误差辨识方法

激光跟踪仪作为一种三维测量仪器在工业测量中得到广泛应用,利用激光跟踪仪采用多站分时测量方法实现数控机床几何误差的快速、高精度检测.该方法通过控制机床按设定的路径在3D空间进给,一台激光跟踪仪先后在不同的基站位置对机床相同的运动轨迹进行测量,基于全球定位系统(Global positioning system,GPS)定位原理,确定基站的相对空间位置与各测量点的空间坐标,然后辨识出机床的各项几何误差.通过建立多站分时测量机床精度的数学模型,给出多站分时测量的算法原理,并推导出机床各项误差的分离算法,同时通过仿真验证该误差分离算法的可行性.试验表明,激光跟踪仪采用多路分时测量方法在4h内完成对一台数控铣床的精度检测,并分离出铣床的各项误差,该方法具有快速、精度高等优点,在中高档数控机床的精度检测中具有一定的应用前景.     

动态测量数控机床的几何误差

数控机床的检测与修正是机床行业中的一个关键组成部分,每个国家都有相应的测量数控机床几何位置精度,特别是静态几何精度的标准。由于工件是在动态的过程中进行加工,数控机床的静态精度并不能完全代表其几何位置精度,对于某些精密加工和高速加工场合,必须对数控机床进行动态测量补偿,本文介绍了一种动态测量数控机床位置精度的系统,并给出了一些动态误差的实验结果。     

超精密机床激光干涉测量系统误差分析及补偿

详细分析了超精密机床加工中,激光测量系统误差组成及其产生机理,给出了有效的修正和补偿手段.影响激光测量系统精度和重复精度的主要误差因素可分为3类：内部误差、环境误差和安装误差.通过实例分析精密机床四轴激光测量系统,设计出了四轴激光测量光路,实现超精密工作台的X、Y、Rz三自由度位置反馈,给出了影响测量精度的误差因素以及对系统精度的影响大小.     

重型卧式车床几何精度检测与加工精度预估

以一台重型卧式车床为例,基于刚体运动学原理建立了机床几何误差模型,得到了各轴线几何误差源与加工误差之间的映射关系,而后采用激光干涉仪、水平仪等测量仪器获取了机床部分几何误差源的误差数据,并进而预估出机床全工作空间内的加工误差变化规律,可用于指导机床的误差补偿等工作,以提高机床的精度性能。